某綜合醫(yī)院外科大樓供配電設(shè)計與IT配電應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定 201801

1　項目簡介

    由于大型綜合醫(yī)院功能復(fù)雜，配備多種的醫(yī)療診斷和治療儀器，為人民的生命健康檢查、診斷提供了堅實的設(shè)施保陣，其供配電設(shè)計對于保證醫(yī)院的安全、可靠、穩(wěn)定運行尤為重要。本項目為共綜合性醫(yī)院的外科大樓，其功能主要涵蓋了外科病房、手術(shù)部、外科住院部、門診、健康管理中心、消毒供應(yīng)室及地下機房、動力中心、地下車庫等。建筑面積約為18萬m²,其中地上17層（含手術(shù)設(shè)備夾層）面積約為13萬m²，.地下3層面積約為5萬m²。總床位數(shù)837床，其中監(jiān)護(hù)病房36床。建筑高度80m，屬于一類高層建筑，耐火等級為一級，設(shè)計抗震烈度為八度。

2　負(fù)荷分級

2.1負(fù)荷等級劃分依據(jù)

    在設(shè)計醫(yī)院供配電系統(tǒng)之前，首先要根據(jù)不同負(fù)荷的供電等級進(jìn)行劃分．由于我國的醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范仍在編制過程中，目前僅形成報審稿，尚未正式實施。因此，現(xiàn)對醫(yī)療建筑的負(fù)荷分級主要依據(jù)現(xiàn)行的國家規(guī)范如《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008、《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》JGJ49-1988和《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2002及相應(yīng)類別建筑（如本項目為一類高層建筑)進(jìn)行負(fù)荷等級劃分；此外，還要參考醫(yī)療場所安全設(shè)施的類別和級別劃分，如國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物電氣裝置 第7-710部分：特殊裝置或場所的要求——醫(yī)療場所》GB16895.24-2005。該標(biāo)準(zhǔn)把醫(yī)療場所按醫(yī)療電氣設(shè)備與人體接觸分為3類，分別為0類醫(yī)療場所、1類醫(yī)療場所和2類醫(yī)療場所，其分類規(guī)定如下：

表1 醫(yī)療場所安全實施的類別和級別劃分示例

    0類醫(yī)療場所：無需與思者身體接觸的電氣裝置工作的場所。

    1類醫(yī)療場所：醫(yī)療電氣設(shè)備的接觸部件需要與患者體表、體內(nèi)(除了2類醫(yī)療場所所述環(huán)境以外)接觸的電氣裝置工作的場所。

    2類醫(yī)療場所：醫(yī)療電氣設(shè)備約接觸部件需要與患者體內(nèi)(主要指心臟或接近心臟部位)接觸以及電源中斷危及患者生命的電氣裝置工作的場所.

    由此可見.醫(yī)院的負(fù)荷等級除應(yīng)滿足建筑入身的設(shè)備及場所劃分，還應(yīng)考慮與人體生命安全息息相關(guān)的電氣設(shè)備及場所約負(fù)荷等級。

2.2負(fù)荷等級的劃分

    該項目火災(zāi)報警及聯(lián)動控制設(shè)備、消防泵、消防電梯、排煙風(fēng)機、消防補風(fēng)機、加壓送風(fēng)機、安防系統(tǒng)、應(yīng)急照明、手術(shù)部、病理切片分析、核磁共振、ICU、介入治療月CT、血庫、搶救室、治療室及配血室的電力照明用電、走道照明、值班照明、警衛(wèi)照明、障礙照明用電、潔凈度手木室空調(diào)系統(tǒng)用電、醫(yī)用氣體機房設(shè)備（制氧機、真空泵、壓縮機等）、弱電機房、生活泵、電梯、潛水泵等為一級負(fù)荷。其中搶救室、手本部、ICU等涉及思者生命安全的設(shè)備（如呼吸機等）及照明用電為一級負(fù)荷中特重要負(fù)荷。診斷用CT及DR用電、電子顯徽鏡、供熱采暖系統(tǒng)用電、主要會議室、主要辦公室、病房用電等為二級負(fù)荷。其余負(fù)荷為三級負(fù)荷。

3　供電系統(tǒng)

3.1電源

    本工程分別從兩個不同的變電站（開閉站）引入雙重10kV電源，進(jìn)線采用電纜埋地方式引入。兩路電源同時工作，互為備用；每路均能承擔(dān)本工程全部一、二級負(fù)荷。要求當(dāng)一路電源發(fā)生故障時.另一路電源不應(yīng)同時受到損害。

3.2高壓配電系統(tǒng)

    高壓10kV配電系統(tǒng)采用單母線分段運行，手動聯(lián)絡(luò)。主進(jìn)開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合其中的2個開關(guān)。低壓配電系統(tǒng)采用里母線分段運行，可自動或手動聯(lián)絡(luò)，母聯(lián)需具備自投自復(fù)、自投不自復(fù)、手動投入三種方式。在相關(guān)兩臺變壓器總負(fù)荷不超過單臺的1.1倍時聯(lián)終開關(guān)可設(shè)為自投。主進(jìn)開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合其中的2個開關(guān)。

3.3低壓配電變壓器的設(shè)置

    根據(jù)負(fù)荷情況，在地下2層變配電室內(nèi)設(shè)置了8臺2000kVA干式變壓器。其中1~4#變壓器對大樓的照明、醫(yī)療動力、空調(diào)及其他電力、消防負(fù)荷供電；5#、6#變壓器對冷凍機房的水泵類負(fù)荷、廚房動力及現(xiàn)有院區(qū)其他建筑的供電,7#、8#變壓器對冷凍機房8臺冷凍機組供電。非空調(diào)季節(jié)可停運7#或8#變壓器，利于節(jié)能。系統(tǒng)主接線圖見圖1。

圖1　系統(tǒng)主接線圖

3.4應(yīng)急電源的設(shè)置

    為保證一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷及消防負(fù)荷供電的可靠性，本工程設(shè)置了2臺1600kw快速自啟動柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急電源。當(dāng)兩路市電均斷電時，15s內(nèi)2臺柴油發(fā)電機組完成并機啟動，保證一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷及消防負(fù)荷可靠供電。當(dāng)雙重10kV電源均失電或有聯(lián)絡(luò)的兩臺變壓器同時故障時，從低壓進(jìn)線配電相進(jìn)線開關(guān)前端取柴油發(fā)電機的延時啟動信號至柴油發(fā)電機房，信號延時0-10s（可調(diào)）自動啟動柴油發(fā)電機組。兩臺柴油發(fā)電機組在15s內(nèi)并機自啟動，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速、電壓、頻率后投入，并對應(yīng)急母線段負(fù)荷供電。當(dāng)市電恢復(fù)供電時.機組自動分閘并經(jīng)冷卻延時后停機。柴油發(fā)電機組與市電設(shè)電氣、機械聯(lián)鎖。考慮到醫(yī)院的特殊性、消防防火等因素，未在柴油發(fā)電機房內(nèi)設(shè)置儲油箱，而另在室外鄰近柴油發(fā)電機房的位置設(shè)置了一個不小于8h的地下儲油罐，并預(yù)留臨時柴油車的輸油接口。對停電要求小于0.5s的重要負(fù)荷，如手術(shù)室、ICU及重要的計算機房設(shè)備用電，還采用ups不間斷電源設(shè)備供電。

4　醫(yī)療動力及空調(diào)配電、控制系統(tǒng)

4.1低壓配電的供電方式

    低壓配電采用放射式與樹干式相結(jié)合的方式，對于單臺容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷如冷凍機、水泵房、電梯機房等設(shè)備采用放射式供電；對于一般負(fù)荷采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。

4.2大型醫(yī)療設(shè)備的供電

    由低壓配電柜采用放射式向大型醫(yī)療設(shè)備（如MR、CT、DR）供電，配電電纜應(yīng)滿足對電源內(nèi)阻的要求。由于大型醫(yī)療設(shè)備在初期設(shè)計階段往往都未zui終選定，故通常對其供電的電力電纜須在設(shè)備確定并核對無誤后敷設(shè)，以避免浪費。

4.3消防負(fù)荷及一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的供電

    消防負(fù)荷及一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷如：消防泵、排煙風(fēng)機、加壓送風(fēng)機、消防控制室、消防電梯、搶救、檢驗中心、ICU、呼吸機等維持患者生命的設(shè)備及計算機監(jiān)控中心等。采用雙電源供電并在末端自動切換。

4.4手術(shù)層的配電

    手術(shù)層根據(jù)防火分區(qū)及潔凈區(qū)的劃分，分別設(shè)反配電總柜。為了維護(hù)檢修方便、減少外來塵及病菌對手術(shù)部潔凈區(qū)的污染，手術(shù)部總配電柜應(yīng)設(shè)于非沽凈區(qū)并采用雙路電源供電并按根據(jù)容量設(shè)置ups不間斷電源。為保證供電可靠性，各手術(shù)室設(shè)配電箱并采用放射式供電，配電箱不應(yīng)設(shè)在手術(shù)常內(nèi)部，應(yīng)設(shè)在手術(shù)室外廊側(cè)墻內(nèi)。配電室放射式雙路電源供電，在配電柜內(nèi)自動切換后，放射式供電至各手術(shù)室配電箱。手術(shù)室屬于2類場所，患者區(qū)域(在離手術(shù)臺1.5m的水平范圍，高度為2.5m的垂直范圍)內(nèi)的醫(yī)用電氣設(shè)備和系統(tǒng)供電回路，應(yīng)采用局部IT系統(tǒng)，輔以局部等電位聯(lián)結(jié)。系統(tǒng)設(shè)置絕緣監(jiān)視裝裝置，zui大限度防止手術(shù)徽電擊事故的發(fā)生。手術(shù)室患者區(qū)域外的非重要回路采用帶剩余電流監(jiān)測的TN-S系統(tǒng)，可實現(xiàn)剩余電流達(dá)到監(jiān)測響應(yīng)值（可根據(jù)需求設(shè)定6mA或10mA等）時聲光報警，達(dá)到30mA時開關(guān)動作，有利于提早發(fā)現(xiàn)問題，保障手術(shù)室各設(shè)備正常工作。手術(shù)室隔離電源柜系統(tǒng)圖如圖2。

圖2 手術(shù)室隔離電源柜系統(tǒng)圖

4.5照明供電方式

    考慮到醫(yī)院面積較大、普通照明及醫(yī)療動力負(fù)荷較大又存在大量患者的特殊性，單條母線很難滿足供電負(fù)荷及可靠性要求，故考慮采用兩條密集型封閉插接母線供電。兩條母線互為備用并很據(jù)設(shè)計要求或整體需要系數(shù)適當(dāng)留有余量，在各層強電豎井內(nèi)設(shè)置總配電箱。單號及雙號樓層電源分別引自不同母線槽，當(dāng)一條母線或某層照明出現(xiàn)故障或檢修時，可以通過手動轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到另一條母線上供電，保證其正常照明用電需求。

4.6強電豎井（配電小室）

    根據(jù)供電半徑及防火分區(qū)的劃分，本樓設(shè)有4個強電豎并，均兼作配電小室。每層配電小室內(nèi)設(shè)有照明、應(yīng)急照明、(醫(yī)療)動力總配電箱及通風(fēng)空調(diào)配電箱（部分空調(diào)配電箱設(shè)置在空調(diào)機房內(nèi)）。手術(shù)層根據(jù)區(qū)域劃分在非潔凈區(qū)單設(shè)配電間。

5　照明設(shè)計

    各種病房、檢驗室、醫(yī)患走廊、手術(shù)室等部門選用漫反射型高顯色性燈具，減少眩光而且滿足醫(yī)療環(huán)境的視覺要求。照度及功率密度應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034一2004的相關(guān)要求。門診室、醫(yī)生辦公室等一般場所采用格柵型嵌入式熒光燈具(反射器為霧面合金鋁貼膜)。理療室、MR掃描室等需要電磁屏蔽的房間采用直流燈具。潔凈場所采用潔凈燈具，嵌入式密閉安裝。熒光燈采用T8型，色溫為4000K.顯色指數(shù)大于80的三基色節(jié)能型燈管。因醫(yī)院大量采用熒光燈，為提高功率至數(shù)及減少操聲、頻閃，熒光燈具配高性能、低諧波電子鎮(zhèn)流器，功率因數(shù)大于0.95。病房及病房走廊設(shè)地腳燈，護(hù)士站可集中控制。手術(shù)室、大型醫(yī)療沒備室的入口處安裝紅色信號標(biāo)志燈。醫(yī)院內(nèi)部主要采用移動小推車式消毒方式，在走道及病房內(nèi)等均設(shè)插座供其使用。治療室、消毒供應(yīng)等場所設(shè)置固定式紫外線殺茵燈。燈具采用有接地端子的1類燈具，使其能可靠接地。

    根據(jù)IEC按人們對某些外界環(huán)境影響條件及人的能力劃分，醫(yī)院的患者屬于生理或智力有缺陷的人員，醫(yī)院屬于人員疏散緩慢場所，公共區(qū)域的照明均按應(yīng)急照明設(shè)計。并采用消防智能疏散指示系統(tǒng)，使人們在火滅情況下遠(yuǎn)離著火點，快速有序地疏散。

6　部分設(shè)計中需注意的問題

    1）由于醫(yī)院的特殊性，依據(jù)醫(yī)療的要求、醫(yī)療場所及設(shè)備的使用，包括所有的醫(yī)療過程能在3h內(nèi)結(jié)束,并且建筑內(nèi)人員能在24h內(nèi)提前疏散完畢的情況下,備用電源的供電周期可選擇不小于3h。否則應(yīng)保持24h的供電周期。

    2）直接用于手術(shù)或維持患者生命的供電回絡(luò)的出線斷路器只帶短路保護(hù)，不帶過負(fù)荷保護(hù)。

    3）用于電子信息、醫(yī)療電氣設(shè)備的剩余電流動作保護(hù)器應(yīng)采用電磁式。

    4）為保證NMR-CT（核磁共振）的正常運行，對其室內(nèi)的電磁環(huán)境有嚴(yán)格的要求，室內(nèi)的電氣管線、器具等不得使用鐵磁材料，這對進(jìn)入其室內(nèi)的燈具、管線等提出了特別要求。另外進(jìn)入核磁共振機房掃描室的電源線路也裝設(shè)有源或無源濾波裝置。照明通常采用直流電源，如采用交流電源，燈具及管線應(yīng)采取屏蔽措施并可靠接地。

    5）醫(yī)院手術(shù)室、ICU（重癥加強護(hù)理病房）、CCU（心臟監(jiān)護(hù)病房）等重要場所的患者區(qū)域應(yīng)采用IT系統(tǒng)，系統(tǒng)的隔離變壓器容量不宜過大，以免系統(tǒng)對地電容電流增大造成系統(tǒng)報警。根據(jù)IEC60364- 7-720中規(guī)定，其額定容量不應(yīng)低于0.5kVA且不大于10kVA，沒計可很據(jù)實際情況確定。根據(jù)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定，手術(shù)室的配電總負(fù)菏不應(yīng)小于8kVA。

7　主要產(chǎn)品型號規(guī)格及配置

    隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下，各種電、傳感器直接插入人體內(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。因此，對于醫(yī)院這一特殊場所的電氣設(shè)計，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。

    安科瑞公司的醫(yī)用隔離電源柜及其配套絕緣監(jiān)測裝置是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設(shè)計的，能夠很好的滿足各類手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

8　設(shè)備清單

參考文獻(xiàn)：

[1]某綜合醫(yī)院外科大樓供配電設(shè)計簡介.智能建筑電氣技術(shù)2013.3

[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為醫(yī)療供配電設(shè)計，:  :